Imagen de Pete Linforth en Pixabay
Una investigación de la Universidad de Wisconsin (USA) ha descubierto probablemente lo que puede ser la zona del cerebro en la que se origina la consciencia: el tálamo lateral central (CL).
Además, han comprobado que estimulando eléctricamente esa zona del cerebro, es posible despertar a monos anestesiados y provocar en ellos comportamientos normales de vigilia.
Para conseguir este efecto, los investigadores implantaron electrodos en los cerebros de los macacos y utilizaron una técnica conocida como estimulación cerebral profunda para enviar impulsos eléctricos a puntos específicos del cerebro.
Los investigadores enviaron esos impulsos al tálamo lateral central y observaron que los monos anestesiados abrieron los ojos, estiraron sus miembros, movieron sus caras y cuerpos y sus signos vitales cambiaron, tal como ocurre en estado de vigilia.
Sin embargo, al suspender la estimulación, los monos volvieron a caer en el estado de sueño provocado por la anestesia.
Doble efecto
La investigación tiene dos efectos significativos: el primero por haber identificado la zona del cerebro de la que depende la consciencia, y el segundo por haber dado tal vez con la posibilidad de recuperar la consciencia en personas que estén en estado de coma.
Respecto a la localización de la consciencia en el cerebro, esta investigación ha sido mucho más precisa que anteriores trabajos orientados a identificar el origen de la consciencia.
Esas investigaciones habían sugerido que ciertas áreas del cerebro, como la corteza parietal y el tálamo, estaban implicadas en los procesos de consciencia.
La nueva investigación ha ido más lejos, según explica el autor principal, Yuri Saalmann, profesor asistente en la Universidad de Wisconsin, Madison, porque grabaron al cerebro desde varios ángulos al mismo tiempo para ver cómo se comportaba toda la red neuronal en experiencias relacionadas con la consciencia.
Desde esa perspectiva cerebral global, estudiaron el comportamiento neuronal de los macacos como modelo animal, tanto en estado de vigilia, como durmiendo y anestesiados.
De esta forma acotaron la zona del cerebro directamente implicada en los procesos de consciencia y comprobaron que la corteza cerebral, también considerada clave para la consciencia, influía en el tálamo lateral central para mantenerlo activo.
Interruptor de consciencia
Una vez identificada esta región, comprobaron su relación con la consciencia cuando la estimularon eléctricamente mientras los macacos estaban anestesiados y observaron que despertaban durante el mismo tiempo que duraba la estimulación.
Estimularon con precisión múltiples sitios simultáneamente a una distancia de tan solo 200 millonésimas de metro con ráfagas de electricidad 50 veces por segundo, y comprobaron que esa acción actuaba como un interruptor para que el cerebro entrara y saliera de la anestesia.
Incluso probaron las respuestas neuronales a una serie de pitidos provocados a propósito en ese fugaz momento de estar despiertos, y descubrieron que la reacción cerebral era la misma que correspondía al momento de vigilia.
Habían dado en el blanco: por primera vez, consiguieron recuperar la consciencia en macacos inducidos a un estado de inconsciencia profundo, y al mismo tiempo precisaron un ciclo particular de la actividad cerebral que es crucial para la consciencia: el tálamo lateral central animado por la corteza.
Además, han comprobado que estimulando eléctricamente esa zona del cerebro, es posible despertar a monos anestesiados y provocar en ellos comportamientos normales de vigilia.
Para conseguir este efecto, los investigadores implantaron electrodos en los cerebros de los macacos y utilizaron una técnica conocida como estimulación cerebral profunda para enviar impulsos eléctricos a puntos específicos del cerebro.
Los investigadores enviaron esos impulsos al tálamo lateral central y observaron que los monos anestesiados abrieron los ojos, estiraron sus miembros, movieron sus caras y cuerpos y sus signos vitales cambiaron, tal como ocurre en estado de vigilia.
Sin embargo, al suspender la estimulación, los monos volvieron a caer en el estado de sueño provocado por la anestesia.
Doble efecto
La investigación tiene dos efectos significativos: el primero por haber identificado la zona del cerebro de la que depende la consciencia, y el segundo por haber dado tal vez con la posibilidad de recuperar la consciencia en personas que estén en estado de coma.
Respecto a la localización de la consciencia en el cerebro, esta investigación ha sido mucho más precisa que anteriores trabajos orientados a identificar el origen de la consciencia.
Esas investigaciones habían sugerido que ciertas áreas del cerebro, como la corteza parietal y el tálamo, estaban implicadas en los procesos de consciencia.
La nueva investigación ha ido más lejos, según explica el autor principal, Yuri Saalmann, profesor asistente en la Universidad de Wisconsin, Madison, porque grabaron al cerebro desde varios ángulos al mismo tiempo para ver cómo se comportaba toda la red neuronal en experiencias relacionadas con la consciencia.
Desde esa perspectiva cerebral global, estudiaron el comportamiento neuronal de los macacos como modelo animal, tanto en estado de vigilia, como durmiendo y anestesiados.
De esta forma acotaron la zona del cerebro directamente implicada en los procesos de consciencia y comprobaron que la corteza cerebral, también considerada clave para la consciencia, influía en el tálamo lateral central para mantenerlo activo.
Interruptor de consciencia
Una vez identificada esta región, comprobaron su relación con la consciencia cuando la estimularon eléctricamente mientras los macacos estaban anestesiados y observaron que despertaban durante el mismo tiempo que duraba la estimulación.
Estimularon con precisión múltiples sitios simultáneamente a una distancia de tan solo 200 millonésimas de metro con ráfagas de electricidad 50 veces por segundo, y comprobaron que esa acción actuaba como un interruptor para que el cerebro entrara y saliera de la anestesia.
Incluso probaron las respuestas neuronales a una serie de pitidos provocados a propósito en ese fugaz momento de estar despiertos, y descubrieron que la reacción cerebral era la misma que correspondía al momento de vigilia.
Habían dado en el blanco: por primera vez, consiguieron recuperar la consciencia en macacos inducidos a un estado de inconsciencia profundo, y al mismo tiempo precisaron un ciclo particular de la actividad cerebral que es crucial para la consciencia: el tálamo lateral central animado por la corteza.
Aplicación clínica
El segundo efecto de este descubrimiento tiene que ver con la posibilidad de que esta técnica de estimulación profunda aplicada al tálamo lateral central pueda eventualmente despertar a personas en estado de coma.
También podría servir para controlar a pacientes que estén en estado de anestesia para una intervención quirúrgica, con la finalidad de comprobar que están inconscientes de forma segura.
En cualquier caso, esta tecnología podría tardar años en traducirse en aplicaciones médicas.
En primer lugar, habría que realizar más estudios con monos para ver si son capaces de realizar tareas prácticas durante la estimulación cerebral profunda, antes de volver a dormirse.
Una vez que se comprobase esta eventualidad, habría que confirmar que el tratamiento es eficaz con nuevos ensayos con animales, antes de que sean aprobados para que se estudie su viabilidad con pacientes humanos en estado de coma.
No obstante, los investigadores están convencidos de que su descubrimiento podría afectar profundamente al tratamiento de los trastornos de consciencia.
Esta investigación complementa otra realizada por el neurocientífico Adrian Owen, de la Universidad Western Ontario (Canadá), que el año pasado estableció por primera vez que la consciencia deja una huella en el cerebro y que esa huella puede servir de marcador para determinar si una persona en estado de coma registra algún tipo de consciencia.
Ahora sabemos que el tálamo lateral central está también implicado en este registro.
El segundo efecto de este descubrimiento tiene que ver con la posibilidad de que esta técnica de estimulación profunda aplicada al tálamo lateral central pueda eventualmente despertar a personas en estado de coma.
También podría servir para controlar a pacientes que estén en estado de anestesia para una intervención quirúrgica, con la finalidad de comprobar que están inconscientes de forma segura.
En cualquier caso, esta tecnología podría tardar años en traducirse en aplicaciones médicas.
En primer lugar, habría que realizar más estudios con monos para ver si son capaces de realizar tareas prácticas durante la estimulación cerebral profunda, antes de volver a dormirse.
Una vez que se comprobase esta eventualidad, habría que confirmar que el tratamiento es eficaz con nuevos ensayos con animales, antes de que sean aprobados para que se estudie su viabilidad con pacientes humanos en estado de coma.
No obstante, los investigadores están convencidos de que su descubrimiento podría afectar profundamente al tratamiento de los trastornos de consciencia.
Esta investigación complementa otra realizada por el neurocientífico Adrian Owen, de la Universidad Western Ontario (Canadá), que el año pasado estableció por primera vez que la consciencia deja una huella en el cerebro y que esa huella puede servir de marcador para determinar si una persona en estado de coma registra algún tipo de consciencia.
Ahora sabemos que el tálamo lateral central está también implicado en este registro.
Referencia
Thalamus Modulates Consciousness via Layer-Specific Control of Cortex. Yuri B. Saalmann et al. Neuron, February 12, 2020. DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.01.005
Thalamus Modulates Consciousness via Layer-Specific Control of Cortex. Yuri B. Saalmann et al. Neuron, February 12, 2020. DOI:https://doi.org/10.1016/j.neuron.2020.01.005